基于近红外的自主空中加油相对位置解算.pdf

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1、第47卷第1期电力电子技术Vo1．47．No．12013年1月PowerElectronicsJanuary2013基于近红外的自主空中加油相对位置解算宋春华，赵建涛，刘虎成，程咏梅(西北工业大学，自动化学院，陕西西安710072)摘要：无人机(UAV)高空加油在受油口和加油锥套对接过程中，需在全天时和全天候下自主完成高精度的相对位置解算。由于近红外图像兼顾分辨率高及抗环境干扰能力强的优点，因此提出UAV自主空中软管式加诎近红外相对位置解算方法。将4个850nm波段近红外LED灯均匀布置在锥套内环，与850nm带通滤镜和罗技C31

2、0摄像头一起构成视觉相对位置解算系统。首先进行锥套近红外成像，然后通过闽值分割、特征点检测和圆拟合实现锥套检测，进一步完成受油口与加油锥套相对位置解算。通过不同天气环境、不同角度、不同距离下的实验进行了算法性能验证，并给出了算法的适用范围，为工程应用提供借鉴。关键词：无人机；自主空中加油；近红外；相对位置解算中图分类号：E926．3文献标识码：A文章编号：1000一IOOX(2013)01—0041—03RelativePositionCalculationBasedonNear．infraredf0rAutonomousAeri

3、alRefuelingSONGChun—hua，ZHAOJian-tao，LIUHu—cheng，CHENGYong—mei(NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’帆710072，China)Abstract：Intheprobeanddroguedockingprocessfortheunmannedaerialvehicle(UAV)aerialrefueling，anau-tonomous，all—time，all—weatherandhigh-precisionrelativepos

4、itioncalculationtechnologyisneeded．Becauseofnear-infraredimageshavetheadvantagesofhighresolutionandtheabilityofanti—environmentalinterference，aneaY-in—fraredrelativepositioncalculationmethodispresentedfortheUAVaerialhoserefueling．Relativepositioncalculationsystembased

5、onthevisionisconstitutedwithfour850nmbandnear-infraredLEDlightsarrangeduniformlyininnerringofthedrogue，the850nmband-passfilterandtheLogitechC310camera．Firstlythenear—infraredimagesofthedrogueisgot．Thenthedrogueisdetectedbythethresholdsegmentation，featurepointsdetectio

6、nandthecirclefittingalgorithm．Finallyrelativepositionbetweentheprobeanddrogueiscalculated．Performanceofthealgorithmisverifiedbyexperimentsunderdiferentweatherconditions，diferentanglesanddiferentdistances．Finally，thescopeofappli—cationofthealgorithmisgiventoprovidearef

7、erenceforengineeringapplications．Keywords：unmannedaerialvehicle；autonomousaerialrefueling；near—infrared；relativepositioncalculationFoundationProject：SupportedbyAeronauticalScienceFoundationofChina(No．20100853010)1引言需主动通讯等优点，因此作为一种可行的方法在近期得到广泛研卜们。但这些研究都是针对加油作为提高UAV作战效能

8、的有效手段，自主空机锥套与受油口在中距离阶段相对位置和姿态的中加油(AAR)近年来已成为UAV领域的重要研解算。合作目标特征点设置的较多．需匹配特征究方向。软管式AAR是许多国家空军的标准加油点，解算时间较长。加油机锥套与受油口在近距离方式，在该方